박인규?배은희 교수팀

전남대학교 연구팀이 유전성 희귀 신장 질환인 알포트 증후군(Alport Syndrome)을 효과적으로 치료할 수 있는 새로운 나노 의약 기술을 개발해 화제다.

전남대 의과대학 의생명과학교실 박인규 교수와 신장내과 배은희 교수 공동 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 활용한 분자 모델링 기술과 나노 기술을 결합하여, 신장의 특정 부위에만 약물을 전달하고 질병 부위에서만 반응해 약물을 방출하는 질환 맞춤형 나노 복합체를 개발했다고 밝혔다.

알포트 증후군은 유전자 변이로 인해 신장의 필터 역할을 하는 사구체가 서서히 파괴되는 질환이다.

결국 신장이 딱딱하게 굳는 섬유화와 만성적인 염증이 반복되며 투석이나 신장 이식이 필요한 상태에 이르게 되지만, 현재까지는 진행을 늦추는 보조적인 치료 외에 근본적인 해결책이 부족한 실정이었다.

연구팀은 이 질환이 발생할 때 신장 조직 내에 활성산소가 증가한다는 점에 주목했다.

그리고 이 활성산소를 감지하면 스스로 분해되면서 숨겨두었던 약물을 방출하는 나노입자(PPCK)를 설계했다. 그리고 나노입자 내에 섬유화와 염증을 치료할 수 있는 물질을 탑재했다.

이번 연구의 핵심은 ‘멀티스케일 분자 모델링’이다.

연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 수만 번의 계산을 거쳐, 신장 섬유화를 막는 이발티노스타트와 염증을 억제하는 제니스테인이라는 두 가지 약물이 각각의 표적 단백질에 가장 안정적으로 결합한다는 사실을 입증했다.

이렇게 선별된 두 약물은 연구팀이 직접 개발한 나노 마이셀(Micelle) 안에 담겼다.

이 나노입자는 겉면에 신장 세뇨관 세포에만 달라붙는 특수 단백질(peptide)이 붙어 있어, 혈관을 타고 이동하다가 마치 자석처럼 신장 세뇨관에만 선택적으로 축적된다.

실제 알포트 증후군 모델 생쥐를 대상으로 한 실험에서, 연구팀의 나노 치료제를 투여한 그룹은 일반 약물을 투여한 그룹에 비해 신장 조직의 섬유화와 염증 수치가 현저히 낮아졌으며, 신장 기능 지표 또한 크게 회복된 것으로 나타났다.

특히 필요한 양의 약물을 신장에만 집중적으로 전달하기 때문에, 전신에 약물을 투여했을 때 발생할 수 있는 독성이나 부작용 문제를 획기적으로 해결할 수 있다는 점이 이번 연구의 큰 성과로 꼽힌다.

박인규·배은희 교수는 “이번 연구는 컴퓨터를 이용한 약물 설계부터 나노 공학을 이용한 전달체 제작까지 전 과정을 체계적으로 수행한 결과”라며, “알포트 증후군뿐만 아니라 만성 신장병으로 고통받는 환자들에게 새로운 희망이 될 수 있는 차세대 정밀 의료 기술이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구 결과는 그 우수성을 인정받아 최근Journal of Nanobiotechnology (영향력지수 12.6; BIOTECHNOLOGY · APPLIED MICROBIOLOGY 분야 상위2%)에 게재됐다.

이 연구는 한국연구재단 지역혁신선도연구센터,기초연구사업 중견연구, 심혈관 리모델링 질환 혁신 제어 의과학연구센터및 보건복지부 글로벌 의사과학자 양성사업의 지원으로 수행됐다.